view in publisher's site

The correlation dimension: A robust chaotic feature for classifying acoustic emission signals generated in construction materials

ABSTRACTIn the field of acoustic emission (AE) source recognition, this paper presents a classification feature based on the paradigm of nonlinear dynamical systems, often referred to as chaos theory. The approach considers signals as time series expressing an underlying dynamical phenomenon and enclosing all the information regarding the dynamics. The scientific knowledge on nonlinear dynamical systems has considerably improved for the past 40 years. The dynamical behavior is analyzed in the phase space, which is the space generated by the state variables of the system. The time evolution of a system is expressed in the phase space by trajectories, and the asymptotic behavior of trajectories defines a space area which is referred to as a system attractor. Dynamical systems may be characterized by the topological properties of attractors, such as the correlation dimension, which is a fractal dimension. According to Takens theorem, even if the system is not clearly defined, it is possible to infer topological information about the attractor from experimental observations. Such a method, which is called phase space reconstruction, was successfully applied for the classification of acoustic emission waveforms propagating in more or less complex materials such as granite and concrete. Laboratory tests were carried out in order to collect numerous AE waveforms from various controlled acoustic sources. Then, each signal was processed to extract a reconstructed attractor from which the correlation dimension was computed. The first results of this research show that the correlation dimension assessed after phase space reconstruction is very relevant and robust for classifying AE signals. These promising results may be explained by the fact that the totality of the signal is used to achieve classifying information. Moreover, due to the self-similar nature of attractors, the correlation dimension, and thus a correlation dimension-based classification approach, is theoretically insensitive to signal absorption.

بعد همبستگی: یک ویژگی آشوب نیرومند برای طبقه‌بندی سیگنال‌های آکوستیک امیشن تولید شده در مواد ساختمانی

چکیده در زمینه تشخیص منبع انتشار صوتی (AE)، این مقاله یک ویژگی طبقه‌بندی را براساس الگوی سیستم‌های دینامیکی غیر خطی ارائه می‌دهد که اغلب به عنوان نظریه آشوب شناخته می‌شود. این رویکرد سیگنال‌ها را به عنوان سری‌های زمانی در نظر می‌گیرد که بیانگر یک پدیده دینامیک اساسی هستند و تمام اطلاعات مربوط به پویایی‌ها را در بر می‌گیرد. دانش علمی در مورد سیستم‌های دینامیکی غیر خطی به طور قابل‌توجهی در ۴۰ سال گذشته بهبود یافته‌است. رفتار دینامیکی در فضای فازی تجزیه و تحلیل می‌شود، که فضای تولید شده توسط متغیرهای حالت سیستم است. تکامل زمانی یک سیستم در فضای فاز توسط خط سیرها بیان می‌شود و رفتار مجانبی خط سیرها یک ناحیه فضایی را تعریف می‌کند که به عنوان جاذب سیستم اشاره می‌شود. سیستم‌های پویا ممکن است با ویژگی‌های توپولوژیکی جاذب‌ها مانند بعد همبستگی که یک بعد فراکتال است، مشخص شوند. با توجه به قضیه تاکنز، حتی اگر سیستم به وضوح تعریف‌نشده باشد، امکان استنتاج اطلاعات توپولوژیکی در مورد مجذوب‌کننده از مشاهدات تجربی وجود دارد. چنین روشی، که بازسازی فضای فاز نامیده می‌شود، با موفقیت برای طبقه‌بندی شکل موج‌های آکوستیک نشری که در مواد کم و بیش پیچیده مانند گرانیت و بتن انتشار می‌یابند، به کار گرفته شد. تست‌های آزمایشگاهی به منظور جمع‌آوری تعداد زیادی شکل موج AE از منابع صوتی کنترل‌شده مختلف انجام شد. سپس هر سیگنال برای استخراج یک جاذب بازسازی‌شده که از آن بعد همبستگی محاسبه شده‌بود، پردازش شد. نتایج اولیه این تحقیق نشان می‌دهد که بعد همبستگی ارزیابی‌شده پس از بازسازی فضای فاز بسیار مرتبط و قوی برای طبقه‌بندی سیگنال‌های AE است. این نتایج امیدوارکننده ممکن است با این حقیقت توضیح داده شوند که کلیت سیگنال برای دستیابی به طبقه‌بندی اطلاعات مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر این، به دلیل ماهیت خود مشابه جاذبه‌ها، بعد همبستگی و در نتیجه یک رویکرد طبقه‌بندی مبتنی بر بعد همبستگی، از لحاظ نظری نسبت به جذب سیگنال غیر حساس است.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله General Physics and Astronomy
  • ترجمه مقاله General Physics and Astronomy
  • مقاله فیزیک و ستاره‌شناسی عمومی
  • ترجمه مقاله فیزیک و ستاره‌شناسی عمومی
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.